Files
EgtGeomKernel/CurveBezier.cpp
T

647 lines
16 KiB
C++

//----------------------------------------------------------------------------
// EgalTech 2013-2013
//----------------------------------------------------------------------------
// File : CurveBezier.cpp Data : 22.11.13 Versione : 1.3a1
// Contenuto : Implementazione della classe Curva di Bezier.
//
//
//
// Modifiche : 28.12.12 DS Creazione modulo.
//
//
//----------------------------------------------------------------------------
//--------------------------- Include ----------------------------------------
#include "stdafx.h"
#include <new>
#include "\EgtDev\Include\EGnStringUtils.h"
#include "CurveBezier.h"
#include "GeoObjFactory.h"
using namespace std ;
//----------------------------------------------------------------------------
GEOOBJ_REGISTER( CRV_BEZ, "C_BEZ", CurveBezier) ;
//----------------------------------------------------------------------------
CurveBezier::CurveBezier( void)
{
m_nDeg = 0 ;
m_bRat = false ;
m_nDimArr = 0 ;
m_aPtCtrl = nullptr ;
m_aWeCtrl = nullptr ;
m_nStatus = TO_VERIFY ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
CurveBezier::~CurveBezier( void)
{
if ( m_nDimArr > 0) {
delete [] m_aPtCtrl ;
delete [] m_aWeCtrl ;
}
m_nDimArr = 0 ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::Init( int nDeg, bool bIsRational)
{
const int MINDIM = 4 ;
// verifico validità grado
if ( nDeg < 1 || nDeg > MAXDEG)
return false ;
// se spazio dinamico sufficiente
if ( ( nDeg + 1) <= m_nDimArr)
;
// se altrimenti spazio statico sufficiente
else if ( ( nDeg + 1) <= ST_PTC) {
m_aPtCtrl = m_aStPtCtrl ;
if ( bIsRational)
m_aWeCtrl = m_aStWeCtrl ;
}
// altrimenti
else {
// se necessaria, pulizia
if ( m_nDimArr > 0) {
delete [] m_aPtCtrl ;
delete [] m_aWeCtrl ;
}
// alloco punti
m_aPtCtrl = new Point3d [ nDeg + 1] ;
if ( m_aPtCtrl == nullptr)
return false ;
// se razionale, alloco pesi
if ( bIsRational) {
m_aWeCtrl = new double [ nDeg + 1] ;
if ( m_aWeCtrl == nullptr) {
delete [] m_aPtCtrl ;
return false ;
}
}
// salvo dimensione array allocati
m_nDimArr = nDeg + 1 ;
}
// salvo il grado
m_nDeg = nDeg ;
// salvo flag di razionale
m_bRat = bIsRational ;
// pulisco, assegnando 0 ai punti e 1 ai pesi
memset( m_aPtCtrl, 0, sizeof( Point3d) * ( m_nDeg + 1)) ;
if ( m_bRat) {
for ( int i = 0 ; i <= m_nDeg ; ++ i)
m_aWeCtrl[i] = 1 ;
}
m_nStatus = TO_VERIFY ;
return Validate() ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::SetControlPoint( int nInd, const Point3d& ptCtrl)
{
// verifico validità indice
if ( m_nStatus != OK || nInd < 0 || nInd > m_nDeg)
return false ;
// assegno il valore
m_aPtCtrl[nInd] = ptCtrl ;
// se razionale, metto il peso a 1
if ( m_bRat)
m_aWeCtrl[nInd] = 1 ;
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::SetControlPoint( int nInd, const Point3d& ptCtrl, double dW)
{
// verifico validità, razionalità e indice
if ( m_nStatus != OK || ! m_bRat || nInd < 0 || nInd > m_nDeg)
return false ;
// verifico che il peso non sia nullo o negativo
if ( dW < EPS_SMALL)
return false ;
// assegno il valore e il peso
m_aPtCtrl[nInd] = ptCtrl ;
m_aWeCtrl[nInd] = dW ;
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
const Point3d&
CurveBezier::GetControlPoint( int nInd, bool* pbOk) const
{
// verifico validità e indice
if ( m_nStatus != OK || nInd < 0 || nInd > m_nDeg) {
if ( pbOk != NULL)
*pbOk = false ;
return ORIG ;
}
// ritorno i dati
if ( pbOk != NULL)
*pbOk = true ;
return m_aPtCtrl[nInd] ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
double
CurveBezier::GetControlWeight( int nInd, bool* pbOk) const
{
// verifico validità, razionalità e indice
if ( m_nStatus != OK || ! m_bRat || nInd < 0 || nInd > m_nDeg) {
if ( pbOk != NULL)
*pbOk = false ;
return 0 ;
}
// ritorno i dati
if ( pbOk != NULL)
*pbOk = true ;
return m_aWeCtrl[nInd] ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
CurveBezier*
CurveBezier::Clone( void) const
{
CurveBezier* pCrv ;
// alloco oggetto
pCrv = new(nothrow) CurveBezier ;
if ( pCrv != nullptr)
*pCrv = *(const_cast<CurveBezier*>(this)) ;
return pCrv ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
const string&
CurveBezier::GetKey( void) const
{
return GEOOBJ_GETKEY( CurveBezier) ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::Save( ostream& osOut) const
{
int i ;
// flag razionale
osOut << m_bRat ;
// dati della curva di bezier
osOut << ";" << ToString( m_nDeg) ;
// ciclo sui punti di controllo ( con pesi se razionale)
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg ; ++ i) {
osOut << ";" << ToString( m_aPtCtrl[i]) ;
if ( m_bRat) {
osOut << "," << ToString( m_aWeCtrl[i]) ;
}
}
// terminazione
osOut << ";" << endl ;
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::Load( CScan& TheScanner)
{
string sLine ;
STRVECTOR vsParams ;
bool bIsRat ;
int nDeg ;
Point3d ptP ;
double dW ;
int i ;
// leggo la prossima linea
if ( ! TheScanner.GetLine( sLine))
return false ;
// la divido in parametri
Tokenize( sLine, ";", vsParams) ;
// almeno 2 parametri : flag razionale e grado
if ( vsParams.size() < 2)
return false ;
// recupero il flag
if ( ! FromString( vsParams[0], bIsRat))
return false ;
// recupero il grado
if ( ! FromString( vsParams[1], nDeg))
return false ;
// ri-controllo il numero dei parametri
if ( vsParams.size() != ( 2 + ( nDeg + 1)))
return false ;
// inizializzo la curva di Bezier
if ( ! Init( nDeg, bIsRat))
return false ;
// se integrale
if ( ! bIsRat) {
// recupero e setto punti di controllo
for ( i = 0 ; i <= nDeg ; ++ i) {
if ( ! FromString( vsParams[i+2], ptP) ||
! SetControlPoint( i, ptP))
return false ;
}
}
// altrimenti razionale
else {
// recupero e setto punti di controllo
for ( i = 0 ; i <= nDeg ; ++ i) {
if ( ! FromString( vsParams[i+2], ptP, dW) ||
! SetControlPoint( i, ptP, dW))
return false ;
}
}
// eseguo validazione
return Validate() ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::Validate( void)
{
if ( m_nStatus == TO_VERIFY)
m_nStatus = ( ( m_nDeg > 0 && m_aPtCtrl != nullptr) ? OK : ERR) ;
return ( m_nStatus == OK) ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::GetStartPoint( Point3d& ptStart) const
{
// verifico lo stato
if ( m_nStatus != OK)
return false ;
// assegno il punto
ptStart = m_aPtCtrl[0] ;
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::GetEndPoint( Point3d& ptEnd) const
{
// verifico lo stato
if ( m_nStatus != OK)
return false ;
// assegno il punto
ptEnd = m_aPtCtrl[m_nDeg] ;
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::GetDomain( double& dStart, double& dEnd) const
{
// verifico lo stato
if ( m_nStatus != OK)
return false ;
// assegno gli estremi del dominio
dStart = 0 ;
dEnd = 1 ;
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
// Calcolo i polinomi di Bernstein e da questi il punto ( vedi Piegl-Tiller)
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::GetPointD1D2( double dU, Point3d& ptPos, Vector3d& vtDer1, Vector3d& vtDer2) const
{
int i ;
double dBern[MAXDEG] ;
// la curva deve essere validata
if ( m_nStatus != OK)
return false ;
// il parametro U deve essere compreso tra 0 e 1
if ( dU < 0)
dU = 0 ;
else if ( dU > 1)
dU = 1 ;
// se forma polinomiale (o integrale)
if ( ! m_bRat) {
// calcolo dei polinomi di Bernstein di grado opportuno
dBern[0] = 1 ;
for ( i = 1 ; i <= m_nDeg - 2 ; ++ i)
IncreaseBernsteinOneDegree( dU, i, dBern) ;
// calcolo della derivata seconda
vtDer2.Set( 0, 0, 0) ;
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg - 2 ; ++ i) {
vtDer2 = vtDer2 + dBern[i] * ( m_aPtCtrl[i+2] + m_aPtCtrl[i] - 2 * m_aPtCtrl[i+1]) ;
}
vtDer2 = m_nDeg * ( m_nDeg - 1) * vtDer2 ;
// aumento il grado
IncreaseBernsteinOneDegree( dU, m_nDeg - 1, dBern) ;
// calcolo della derivata prima
vtDer1.Set( 0, 0, 0) ;
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg - 1 ; ++ i) {
vtDer1 = vtDer1 + dBern[i] * ( m_aPtCtrl[i+1] - m_aPtCtrl[i]) ;
}
vtDer1 = m_nDeg * vtDer1 ;
// aumento il grado
IncreaseBernsteinOneDegree( dU, m_nDeg, dBern) ;
// calcolo del punto
ptPos.Set( 0, 0, 0) ;
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg ; ++ i)
ptPos = ptPos + dBern[i] * m_aPtCtrl[i] ;
}
// altrimenti forma razionale
else {
double dW ;
double dW1 ;
double dW2 ;
double dInvW ;
Point3d aPtWCtrl[MAXDEG] ;
Vector3d vtPos ;
// porto i punti in forma omogenea moltiplicandoli per i pesi
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg ; ++ i)
aPtWCtrl[i] = m_aWeCtrl[i] * m_aPtCtrl[i] ;
// calcolo dei polinomi di Bernstein di grado opportuno
dBern[0] = 1 ;
for ( i = 1 ; i <= m_nDeg - 2 ; ++ i)
IncreaseBernsteinOneDegree( dU, i, dBern) ;
// calcolo della derivata seconda
vtDer2.Set( 0, 0, 0) ; dW2 = 0 ;
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg - 2 ; ++ i) {
vtDer2 = vtDer2 + dBern[i] * ( aPtWCtrl[i+2] + aPtWCtrl[i] - 2 * aPtWCtrl[i+1]) ;
dW2 = dW2 + dBern[i] * ( m_aWeCtrl[i+2] + m_aWeCtrl[i] - 2 * m_aWeCtrl[i+1]) ;
}
vtDer2 = m_nDeg * ( m_nDeg - 1) * vtDer2 ;
dW2 = m_nDeg * ( m_nDeg - 1) * dW2 ;
// aumento il grado
IncreaseBernsteinOneDegree( dU, m_nDeg - 1, dBern) ;
// calcolo della derivata prima
vtDer1.Set( 0, 0, 0) ; dW1 = 0 ;
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg - 1 ; ++ i) {
vtDer1 = vtDer1 + dBern[i] * ( aPtWCtrl[i+1] - aPtWCtrl[i]) ;
dW1 = dW1 + dBern[i] * ( m_aWeCtrl[i+1] - m_aWeCtrl[i]) ;
}
vtDer1 = m_nDeg * vtDer1 ;
dW1 = m_nDeg * dW1 ;
// aumento il grado
IncreaseBernsteinOneDegree( dU, m_nDeg, dBern) ;
// calcolo del punto
ptPos.Set( 0, 0, 0) ; dW = 0 ;
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg ; ++ i) {
ptPos = ptPos + dBern[i] * aPtWCtrl[i] ;
dW = dW + dBern[i] * m_aWeCtrl[i] ;
}
// ritrasformo da forma omogenea a forma standard
dInvW = 1 / ( ( dW > EPS_ZERO) ? dW : EPS_ZERO) ;
ptPos = ptPos * dInvW ;
vtPos.Set( ptPos.x, ptPos.y, ptPos.z) ;
vtDer1 = ( vtDer1 - dW1 * vtPos) * dInvW ;
vtDer2 = ( vtDer2 - 2 * dW1 * vtDer1 - dW2 * vtPos) * dInvW ;
}
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
void
CurveBezier::IncreaseBernsteinOneDegree( double dU, int nDeg, double dBern[]) const
{
int j ;
double dU1 ;
double dTot ;
double dTmp ;
dU1 = 1 - dU ;
dTot = 0 ;
for ( j = 0 ; j < nDeg ; ++ j) {
dTmp = dBern[j] ;
dBern[j] = dTot + dU1 * dTmp ;
dTot = dU * dTmp ;
}
dBern[nDeg] = ( nDeg > 0 ? dTot : 1) ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::GetLength( double& dLen) const
{
const int NUM_SEG = 20 ;
int i ;
double dU ;
Point3d ptIni ;
Point3d ptFin ;
// la curva deve essere validata
if ( m_nStatus != OK)
return false ;
// approssimo la curva con un numero fisso di segmenti !!! DA MIGLIORARE !!!
dLen = 0 ;
for ( i = 0 ; i <= NUM_SEG ; ++ i) {
// ricavo il punto
dU = i / (double) NUM_SEG ;
GetPoint( dU, ptFin) ;
// dal secondo posso calcolare la lunghezza
if ( i > 0)
dLen += Dist( ptIni, ptFin) ;
// nuovo iniziale prende i valori del finale
ptIni = ptFin ;
}
return ( dLen > EPS_SMALL) ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::Reverse( void)
{
int i ;
int nMid ;
Point3d ptTemp ;
// la curva deve essere validata
if ( m_nStatus != OK)
return false ;
// inverto i punti di controllo
nMid = ( m_nDeg + 1) / 2 ;
for ( i = 0 ; i < nMid ; ++ i) {
ptTemp = m_aPtCtrl[i] ;
m_aPtCtrl[i] = m_aPtCtrl[m_nDeg-i] ;
m_aPtCtrl[m_nDeg-i] = ptTemp ;
}
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::Translate( const Vector3d& vtMove)
{
int i ;
// la curva deve essere validata
if ( m_nStatus != OK)
return false ;
// traslo i punti di controllo
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg ; ++ i)
m_aPtCtrl[i].Translate( vtMove) ;
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::Rotate( const Point3d& ptAx, const Vector3d& vtAx, double dCosAng, double dSinAng)
{
int i ;
// la curva deve essere validata
if ( m_nStatus != OK)
return false ;
// verifico validità dell'asse di rotazione
if ( vtAx.IsSmall())
return false ;
// ruoto i punti di controllo
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg ; ++ i)
m_aPtCtrl[i].Rotate( ptAx, vtAx, dCosAng, dSinAng) ;
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::Scale( const Point3d& ptCen, double dCoeffX, double dCoeffY, double dCoeffZ)
{
int i ;
// la curva deve essere validata
if ( m_nStatus != OK)
return false ;
// verifico non sia nulla
if ( fabs( dCoeffX) < EPS_ZERO && fabs( dCoeffY) < EPS_ZERO && fabs( dCoeffZ) < EPS_ZERO)
return false ;
// scalo i punti di controllo
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg ; ++ i)
m_aPtCtrl[i].Scale( ptCen, dCoeffX, dCoeffY, dCoeffZ) ;
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::Mirror( const Point3d& ptOn, const Vector3d& vtNorm)
{
int i ;
// la curva deve essere validata
if ( m_nStatus != OK)
return false ;
// verifico validità del piano di specchiatura
if ( vtNorm.IsSmall())
return false ;
// specchio i punti di controllo
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg ; ++ i)
m_aPtCtrl[i].Mirror( ptOn, vtNorm) ;
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::ToGlob( const Frame3d& frRef)
{
int i ;
// la curva deve essere validata
if ( m_nStatus != OK)
return false ;
// verifico validità del frame
if ( frRef.GetType() == Frame3d::ERR)
return false ;
// trasformo i punti di controllo
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg ; ++ i)
m_aPtCtrl[i].ToGlob( frRef) ;
return true ;
}
//----------------------------------------------------------------------------
bool
CurveBezier::ToLoc( const Frame3d& frRef)
{
int i ;
// la curva deve essere validata
if ( m_nStatus != OK)
return false ;
// verifico validità del frame
if ( frRef.GetType() == Frame3d::ERR)
return false ;
// trasformo i punti di controllo
for ( i = 0 ; i <= m_nDeg ; ++ i)
m_aPtCtrl[i].ToLoc( frRef) ;
return true ;
}